RU2403861C1

RU2403861C1 - Pulse wave sensor

Info

Publication number: RU2403861C1
Application number: RU2009121670/14A
Authority: RU
Inventors: Владимир Федорович Романовский (RU); Владимир Федорович Романовский; Антонина Михайловна Романовская (RU); Антонина Михайловна Романовская; Алексей Владимирович Романовский (RU); Алексей Владимирович Романовский; Станислав Михайлович Семенов (RU); Станислав Михайлович Семенов; Валерий Михайлович Гаврилов (RU); Валерий Михайлович Гаврилов; Лев Николаевич Винокуров (RU); Лев Николаевич Винокуров
Original assignee: Владимир Федорович Романовский; Алексей Владимирович Романовский; ООО "Нейрон"
Priority date: 2009-06-08
Filing date: 2009-06-08
Publication date: 2010-11-20

Abstract

FIELD: medicine. ^ SUBSTANCE: invention refers to medical equipment, namely to a pulse wave sensor. The sensor accommodates a hollow body with a hole and a bandage with a contact surface. The bandage is pivotally gapped in the hole and angularly travels relatively to the body. An angular travel to electric signal transducer connected with the bandage and body is attached to an electronic output signal shaper. A printed-circuit board is rigidly fixed on a side of the bandage opposed to its contact surface. The printed-circuit board comprises the electronic output signal shaper and angular travel to electric signal transducer arranged thereon. ^ EFFECT: use of the invention allows higher sensor sensitivity to valid signals and lower sensitivity to false signals when recording a pulse wave. ^ 3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к диагностической аппаратуре для измерения артериального давления.The invention relates to medical equipment, namely to diagnostic equipment for measuring blood pressure.

Известно устройство для косвенного определения артериального давления (патент РФ №895405 по кл. А61В 5/02), содержащее полый корпус, снабженный отверстием, расположенным на стороне, предназначенной для контакта с телом пациента, пелот с контактной поверхностью, обладающей осью симметрии, размещенный в отверстии, с зазором по отношению к краям отверстия, и шарнирно укрепленный в корпусе с возможностью угловых колебаний вокруг оси шарнира, параллельной контактной поверхности пелота, при этом проекция оси шарнира на контактную поверхность пелота совпадает с осью симметрии этой поверхности, преобразователь угловых колебаний пелота в электрический сигнал жестко закреплен в корпусе и механически соединен с пелотом.A device is known for indirect determination of blood pressure (RF patent No. 895405, class A61B 5/02), comprising a hollow body provided with an opening located on the side intended for contact with the patient’s body, a pelot with a contact surface having an axis of symmetry, located in holes, with a gap relative to the edges of the holes, and pivotally mounted in the housing with the possibility of angular oscillations around the axis of the hinge parallel to the contact surface of the pilot, while the projection of the axis of the hinge on the contact surface of the pilot and coincides with the axis of symmetry of this surface, the transducer of angular oscillations of the pelot into an electric signal is rigidly fixed in the housing and mechanically connected to the pelot.

В известном устройстве преобразователь угловых колебаний пелота в электрический сигнал жестко закреплен в корпусе и поэтому восприимчив к вибрациям корпуса, включая и акустические вибрации, что ухудшает помехозащищенность всего устройства.In the known device, the transducer of angular oscillations of the pelota into an electric signal is rigidly fixed in the housing and is therefore susceptible to vibration of the housing, including acoustic vibrations, which impairs the noise immunity of the entire device.

В качестве ближайшего аналога предлагается известный датчик пульсовой волны (патент РФ на полезную модель №50797 по кл. А61В 5/02), содержащий полый корпус 16 с окном 3. В окне 3 на оси 4 установлен пелот 6 с зазором 7. При прохождении пульсовой волны крови происходят угловые колебания пелота 6 вокруг оси 4. Кроме того, датчик содержит преобразователь механических колебаний в электрический сигнал (пьезоэлектрические стержни 10), упруго прикрепленный к контактной площадке и к пелоту, а так же согласующую электрическую схему 14As the closest analogue, the known pulse wave sensor is proposed (RF patent for utility model No. 50797 according to class A61B 5/02), comprising a hollow body 16 with window 3. In window 3, an axis 6 is installed on axis 4 with a gap of 7. When passing the pulse blood waves are the angular oscillations of the pilot 6 around the axis 4. In addition, the sensor contains a converter of mechanical vibrations into an electrical signal (piezoelectric rods 10), elastically attached to the contact area and to the pilot, as well as matching the electrical circuit 14

В связи с тем что в известном датчике пульсовой волны преобразователь угловых колебаний пелота в электрический сигнал механически упруго связан и с корпусом и с пелотом, он фактически жестко нигде не закреплен, что серьезно усложняет процесс установки преобразователя внутри датчика и осуществление электрических связей между преобразователем и электронным блоком, а также снижает чувствительность датчика к полезным сигналам.Due to the fact that in the known pulse wave sensor, the transducer of the angular oscillations of the pellet into an electric signal is mechanically elastically coupled to the body and the pellet, it is practically not fixed anywhere, which seriously complicates the process of installing the transducer inside the transducer and making electrical connections between the transducer and the electronic unit, and also reduces the sensitivity of the sensor to useful signals.

В основу настоящего изобретения положена задача повышения чувствительности датчика к полезным сигналам, снижения его чувствительности к сигналам помехи, улучшения технологичности датчика при его сборке.The basis of the present invention is to increase the sensitivity of the sensor to useful signals, reduce its sensitivity to interference signals, improve the manufacturability of the sensor during its assembly.

Поставленная задача решается тем, что в датчике пульсовой волны, содержащем полый корпус с отверстием, пелот с контактной поверхностью, шарнирно установленный в указанном отверстии с зазором с возможностью его угловых смещений относительно корпуса, связанный с пелотом и корпусом преобразователь угловых смещений пелота в электрический сигнал, соединенный с электронным формирователем выходного сигнала, согласно изобретению, на стороне пелота, противолежащей его контактной поверхности, жестко закреплена печатная плата, на которой размещен электронный формирователь выходного сигнала и закреплен преобразователь угловых смещений пелота в электрический сигнал.The problem is solved in that in the pulse wave sensor containing a hollow body with a hole, a pellet with a contact surface, pivotally mounted in the specified hole with a gap with the possibility of its angular displacements relative to the body, a transducer of angular displacements of the pellet into an electric signal connected to the pellet and the body, connected to the electronic output driver, according to the invention, on the side of the pelot, the opposite contact surface, a printed circuit board is fixedly fixed on which An electronic driver of the output signal is mounted and a converter of the angular displacements of the pelot into an electric signal is fixed.

В одном из предпочтительных случаев преобразователь угловых смещений пелота в электрический сигнал включает два пьезоэлектрических стержня, каждый из которых одним из своих концов соединен посредством жестких проставок с пелотом, а свободные концы стержней связаны посредством упругих проставок с корпусом.In one of the preferred cases, the converter of the angular displacements of the pelot into an electric signal includes two piezoelectric rods, each of which is connected by one of its ends via rigid spacers to the pellet, and the free ends of the rods are connected by elastic spacers to the body.

В другом предпочтительном случае преобразователь угловых смещений в электрический сигнал включает один пьезоэлектрический стержень, который в его средней части соединен посредством жесткой проставки с пелотом в месте прохождения оси шарнира, а концы стержня связаны посредством упругих проставок с корпусом.In another preferred case, the converter of angular displacements into an electrical signal includes one piezoelectric rod, which in its middle part is connected by means of a rigid spacer to the pellet at the point of passage of the hinge axis, and the ends of the rod are connected by elastic spacers to the body.

Изобретение поясняется далее подробнее на примерах его осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:The invention is explained below in more detail with examples of its implementation with reference to the accompanying drawings, which show:

На фиг.1 - вариант датчика с двумя пьезоэлектрическими стержнями, вид со стороны, противоположной контактной поверхности пелота.Figure 1 is a variant of the sensor with two piezoelectric rods, view from the side opposite to the contact surface of the pilot.

На фиг.2 - тот же вариант датчика, что и на фиг.1, вид сбоку по А-А.In Fig.2 - the same version of the sensor as in Fig.1, a side view along AA.

На фиг.3 - вариант датчика с одним пьезоэлектрическим стержнем, вид со стороны, противоположной контактной поверхности пелота.Figure 3 is a variant of the sensor with one piezoelectric rod, a view from the side opposite to the contact surface of the pilot.

На фиг.4 - вариант датчика с одним пьезоэлектрическим стержнем, вид сбоку по сечению В-В.Figure 4 is a variant of the sensor with one piezoelectric rod, a side view along section BB.

Чувствительным элементом датчика, воспринимающим механические воздействия со стороны тела пациента, является пелот 1 с контактной поверхностью 2, обладающей осью симметрии 3. Пелот 1 выполнен в виде пластины, размещенной с зазором в отверстии 4, выполненном в контактной площадке 5 полого корпуса 6 датчика. Контактная поверхность 2 пелота и внешняя поверхность контактной площадки 5 могут лежать в одной плоскости. Пелот 1 механически связан с корпусом 6 датчика посредством шарнира 7. При этом ось шарнира 7 параллельна контактной поверхности 2 пелота 1, а ее проекция на эту поверхность совпадает с осью симметрии 3 контактной поверхности 2.The sensitive element of the sensor, perceiving mechanical influences from the side of the patient’s body, is a pilot 1 with a contact surface 2 having an axis of symmetry 3. The pilot 1 is made in the form of a plate placed with a gap in the hole 4, made in the contact area 5 of the hollow body 6 of the sensor. The contact surface 2 of the pelot and the outer surface of the contact area 5 may lie in the same plane. The pilot 1 is mechanically connected to the sensor housing 6 by means of a hinge 7. In this case, the axis of the hinge 7 is parallel to the contact surface 2 of the pilot 1, and its projection on this surface coincides with the axis of symmetry 3 of the contact surface 2.

Вариант датчика, приведенный на фиг.1 и 2, содержит в составе преобразователя угловых смещений пелота в электрический сигнал два пьезоэлектрических стержня 8. На стороне пелота 1, противолежащей его контактной поверхности 2, жестко закреплена, например, путем пайки печатная плата 9. Каждый из стержней 8 одним из концов посредством жестких проставок 10 закреплен на печатной плате 9, предназначенной для размещения на ней также и электронного формирователя выходного сигнала. Свободные концы стержней 8 посредством упругих проставок 11 механически связаны с корпусом 6. Обкладки 12 пьезоэлектрических стержней 8, обращенные к печатной плате 9, электрически соединены между собой посредством печатного проводника 13. Противолежащие обкладки 14 внешними электрическими проводами включены в электрическую схему датчика, содержащую электронный формирователь 15 выходного сигнала.The sensor variant shown in FIGS. 1 and 2 contains two piezoelectric rods 8. As a part of the transducer of angular displacements of the pellet into an electric signal, 8. On the side of the pelot 1, the opposite contact surface 2, is fixed, for example, by soldering a printed circuit board 9. Each of rods 8 one of the ends by means of hard spacers 10 is mounted on a printed circuit board 9, designed to accommodate on it also an electronic driver of the output signal. The free ends of the rods 8 by means of elastic spacers 11 are mechanically connected to the housing 6. The plates 12 of the piezoelectric rods 8, facing the printed circuit board 9, are electrically connected to each other by means of a printed wire 13. Opposite plates 14 by external electric wires are included in the sensor circuit containing an electronic driver 15 output signal.

Вариант датчика, приведенный на фиг.3 и 4, содержит в составе преобразователя угловых смещений пелота в электрический сигнал один пьезоэлектрический стержень 16. На стороне пелота 1 в месте прохождения оси шарнира и противоположной его контактной поверхности 2 жестко закреплена печатная плата 17. Средняя часть стержня 16 посредством жесткой проставки 18 закреплена на печатной плате 17. Свободные концы стержня 16 посредством упругих проставок 11, как и в первом случае, механически связаны с корпусом 6. Электронный формирователь выходного электрического сигнала смонтирован на печатной плате 17 посредством поэлементного навесного монтажа и поэтому на фиг.3 и 4 не показан.The sensor embodiment shown in FIGS. 3 and 4 contains one piezoelectric rod 16 as part of the transducer of angular displacements of the pellet into an electric signal 16. On the side of the pelot 1, a printed circuit board 17 is rigidly fixed to the hinge axis and the opposite contact surface 2 thereof. The middle part of the rod 16 by means of a rigid spacer 18 is mounted on a printed circuit board 17. The free ends of the rod 16 by means of elastic spacers 11, as in the first case, are mechanically connected to the housing 6. The electronic output driver electric Skog signal is mounted on the PCB 17 by surface mounting bitmap and thus in Figures 3 and 4 is not shown.

Оба варианта датчика имеют двухпроводной электрический вывод для подачи сформированного электрического сигнала к внешнему принимающему устройству, которое на чертежах не приведено.Both sensor options have a two-wire electrical output for supplying the generated electrical signal to an external receiving device, which is not shown in the drawings.

Датчик работает следующим образом.The sensor operates as follows.

При измерении артериального давления датчик помещают между поверхностью тела и компрессионной манжетой вблизи артерии так, чтобы ось шарнира 7 занимала поперечное положение по отношению к артерии. В процессе измерения артериального давления медленно изменяют давление воздуха в компрессионной манжете в диапазоне величин, полностью включающем в себя систолическое (верхнее) и диастолическое (нижнее) значения артериального давления. В период времени, в течение которого давление воздуха в манжете имеет промежуточное значение по отношению к значениям систолического и диастолического артериального давления, кровоток в артерии носит прерывистый характер. При этом с частотой сокращения сердца вдоль артерии под компрессионной манжетой движутся порции крови, называемые пульсовыми волнами. Эти волны вызывают движущиеся по поверхности тела вблизи артерии волны рельефа поверхности тела, которые воздействуют на пелот 1 датчика, вызывая его угловые смещения в шарнире 7 вокруг оси 3 относительно корпуса 6 датчика. Вместе с пелотом 1 угловые смещения совершают жестко закрепленные на нем с помощью проставок 10 или 18 пьезоэлектрические стержни 8 или стержень 16. Их свободные концы при этом также перемещаются, деформируя упругие проставки 11. Деформация проставок 11 приводит к возникновению силового воздействиия со стороны корпуса 6 на пьезоэлектрические стержни 8 или 16. При этом пьезоэлектрические стержни 8 или 16 генерируют соответствующие электрические импульсы, поступающие на электронный формирователь 15 выходного сигнала, который поступает во внешнюю измерительную схему.When measuring blood pressure, the sensor is placed between the body surface and the compression cuff near the artery so that the axis of the hinge 7 occupies a transverse position relative to the artery. In the process of measuring blood pressure, the air pressure in the compression cuff is slowly changed in a range of values that fully includes systolic (upper) and diastolic (lower) blood pressure values. During the period of time during which the air pressure in the cuff is intermediate in relation to the values of systolic and diastolic blood pressure, the blood flow in the artery is intermittent. In this case, with a frequency of contraction of the heart along the artery under the compression cuff, portions of blood, called pulse waves, move. These waves cause waves of relief of the surface of the body moving along the surface of the body near the artery, which act on the pilot 1 of the sensor, causing its angular displacements in the hinge 7 around axis 3 relative to the sensor body 6. Together with the pilot 1, angular displacements are made by piezoelectric rods 8 or rod 16 that are rigidly fixed to it with spacers 10 or 18. Their free ends also move, deforming the elastic spacers 11. The deformation of the spacers 11 leads to a force action from the side of the housing 6 on the piezoelectric rods 8 or 16. In this case, the piezoelectric rods 8 or 16 generate the corresponding electrical pulses supplied to the electronic driver 15 of the output signal, which is supplied to the external KSR Control scheme.

Вся основная часть конструктивных элементов, входящих в состав датчика, закреплена на пелоте 1 (кроме корпуса 6). Поэтому сборка этой части датчика может быть выполнена и протестирована вне его корпуса 6, что существенно упрощает этот процесс. При этом масса подвижной части пелота увеличивается, пелот становится более инерционным и поэтому менее чувствительным к акустическим сигналам. Преобразователь, жестко закрепленный на пелоте, становится более чувствительным к полезным воздействиям со стороны поверхности тела пациента.All the main part of the structural elements that make up the sensor is mounted on the pilot 1 (except for housing 6). Therefore, the assembly of this part of the sensor can be performed and tested outside its housing 6, which greatly simplifies this process. In this case, the mass of the moving part of the pelot increases, the pelot becomes more inertial and therefore less sensitive to acoustic signals. The transducer, rigidly fixed on the pelota, becomes more sensitive to beneficial effects from the patient’s body surface.

Claims

1. The pulse wave sensor containing a hollow body with a hole, a pellet with a contact surface, pivotally mounted in the hole with a gap with the possibility of its angular displacements relative to the body, a transducer of angular displacements of the pellet into an electrical signal connected to the pellet and the body, connected to the electronic output signal shaper characterized in that on the side of the pellet of the opposite contact surface, a printed circuit board is fixedly fixed on which an electronic output driver is placed and the converter of the angular displacements of the pelot into an electric signal is fixed.

2. The sensor according to claim 1, characterized in that the transducer of angular displacements of the pelot into an electric signal includes two piezoelectric rods, each of which is connected by one of its ends via rigid spacers to the pellet, and the free ends of the rods are connected by elastic spacers with the body.

3. The sensor according to claim 1, characterized in that the transducer of angular displacements into an electrical signal includes one piezoelectric rod, which in its middle part is connected by means of a rigid spacer to the pellet at the point of passage of the hinge axis, and the ends of the rod are connected by elastic spacers to the body.